Электроотрицательность марганца. Применение и свойства марганца

Долгое время одно из соединений этого элемента, а именно его двуокись (известна под названием пиролюзит) считалось разновидностью минерала магнитный железняк. Лишь в 1774 году один из шведских химиков выяснил, что в пиролюзите есть неизученный металл. В результате нагревания этого минерала с углем удалось получить тот самый неизвестный металл. Вначале его называли манганум, позже появилось современное название - марганец. Химический элемент обладает многими интересными свойствами, речь о которых пойдет далее.

Марганец как химический элемент

Расположен в побочной подгруппе седьмой группы периодической таблицы (важно: все элементы побочных подгрупп - металлы). Электронная формула 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (типичная формула d-элемента). Марганец как свободное вещество имеет серебристо-белый цвет. Из-за химической активности в природе встречается лишь в виде соединений, таких как окислы, фосфат и карбонат. Вещество тугоплавкое, температура плавления составляет 1244 градуса по шкале Цельсия.

Интересно! В природе встречается только один изотоп химического элемента, имеющий атомную массу 55. Остальные изотопы получены искусственным путем, и наиболее устойчив радиоактивный изотоп с атомной массой 53 (период полураспада примерно такой же, как у урана).

Степень окисления марганца

У него шесть разных степеней окисления. В нулевой степени окисления элемент способен образовывать комплексные соединения с органическими лигандами (например, P(C5H5)3), а также неорганическими лигандами:

• окисью углерода (декакарбонил димарганца),
• азотом,
• трифторидом фосфора,
• окисью азота.

Степень окисления +2 типична для солей марганца. Важно: у этих соединений сугубо восстановительные свойства. Наиболее устойчивые соединения, имеющие степень окисления +3, - оксид Mn2O3, а также гидрат этого оксида Mn(OH)3. В +4 наиболее устойчивы MnO2 и амфотерный оксид-гидроксид MnO(OH)2.

Степень окисления марганца +6 типична для существующей только в водном растворе марганцеватой кислоты и ее солей. Степень окисления +7 типична для существующей только в водном растворе марганцевой кислоты, ее ангидрида, а также солей - перманганатов (аналогия с перхлоратами) - сильных окислителей. Интересно, что при восстановлении перманганата калия (в быту называется марганцовкой) возможны три разные реакции:

• В присутствии серной кислоты анион MnO4- восстанавливается до Mn2+.
• Если среда нейтральная, ион MnO4- восстанавливается до MnO(OH)2 или MnO2.
• В присутствии щелочи анион MnO4- восстанавливается до манганат-иона MnO42-.

Марганец как химический элемент

Химические свойства

В обычных условиях малоактивен. Причина - появляющаяся при воздействии кислорода воздуха оксидная пленка. Если же порошок металла слегка нагреть, он сгорает, превращаясь в MnO2.

При нагревании взаимодействует с водой, вытесняя водород. В результате реакции получается практически нерастворимый гидрат закиси Mn(OH)2. Это вещество препятствует дальнейшему взаимодействию с водой.

Интересно! Водород растворим в марганце, и при повышении температуры растворимость увеличивается (получается раствор газа в металле).

При очень сильном нагревании (температура выше 1200 градусов по шкале Цельсия) взаимодействует с азотом, при этом получаются нитриды. Эти соединения могут иметь различный состав, что типично для так называемых бертоллидов. Взаимодействует с бором, фосфором, кремнием, а в расплавленном виде - с углеродом. Последняя реакция протекает при восстановлении марганца коксом.

При взаимодействии с разбавленной серной и соляной кислотами получается соль и выделяется водород. А вот взаимодействие с крепкой серной кислотой иное: продукты реакции - соль, вода и двуокись серы (вначале серная кислота восстанавливается в сернистую; но из-за неустойчивости сернистая кислота распадается на диоксид серы и воду).

При реакции с разбавленной азотной кислотой получается нитрат, вода, окись азота.

Образует шесть оксидов:

• закись, или MnO,
• окись, или Mn2O3,
• закись-окись Mn3O4,
• двуокись, или MnO2,
• марганцеватый ангидрид MnO3,
• марганцевый ангидрид Mn2O7.

Интересно! Закись под воздействием кислорода воздуха постепенно превращается в окись. Ангидрид марганцеватой кислоты не выделен в свободном виде.

Закись-окись - соединение с так называемой дробной степенью окисления. При растворении в кислотах образуются соли двухвалентного марганца (соли с катионом Mn3+ неустойчивы и восстанавливаются до соединений с катионом Mn2+).

Двуокись, окись, закись-окись - наиболее устойчивые оксиды. Марганцевый ангидрид неустойчив. Прослеживаются аналогии с другими химическими элементами:

• Mn2O3 и Mn3O4 - основные оксиды, и по свойствам похожи на аналогичные соединения железа;
• MnO2 - амфотерный оксид, по свойствам похож на оксиды алюминия и трехвалентного хрома;
• Mn2O7 - кислотный оксид, по свойствам весьма похож на высший оксид хлора.

Несложно заметить и аналогию с хлоратами и перхлоратами. Манганаты, подобно хлоратам, получаются косвенным путем. А вот перманганаты можно получить как прямым путем, то есть при взаимодействии ангидрида и оксида/гидроксида металла в присутствии воды, так и косвенным.

В аналитической химии катион Mn2+ попал в пятую аналитическую группу. Есть несколько реакций, позволяющих обнаружить этот катион:

• При взаимодействии с сульфидом аммония выпадает осадок MnS, его цвет - телесный; при добавлении минеральных кислот наблюдается растворение осадка.
• При реакции с щелочами получается белый осадок Mn(OH)2; однако при взаимодействии с кислородом воздуха цвет осадка меняется с белого на бурый - получается Mn(OH)3.
• Если к солям с катионом Mn2+ добавить перекись водорода и раствор щелочи, выпадает темно-бурый осадок MnO(OH)2.
• При добавлении к солям с катионом Mn2+ окислителя (двуокись свинца, висмутат натрия) и крепкий раствор азотной кислоты, раствор окрашивается в малиновый цвет - это значит, что Mn2+ окислился до HMnO4.

Химические свойства

Валентности марганца

Элемент находится в седьмой группе. Типичные марганца – II, III, IV, VI, VII.

Нулевая валентность типична для свободного вещества. Двухвалентные соединения - соли с катионом Mn2+, трехвалентные – оксид и гидроксид, четырехвалентные – двуокись, а также оксид-гидроксид. Шести- и семивалентные соединения - соли с анионами MnO42- и MnO4-.

Как получить и из чего получают марганец? Из марганцевых и железо-марганцевых руд, а также из растворов солей. Известно три разных способа получения марганца:

• восстановление коксом,
• алюмотермия,
• электролиз.

В первом случае в качестве восстановителя используется кокс, а также окись углерода. Восстанавливается металл из руды, где есть примесь оксидов железа. В результате получается как ферромарганец (сплав с железом), так и карбид (что такое карбид? это соединение металла с углеродом).

Для получения более чистого вещества используется один из способов металлотермии - алюмотермия. Сначала прокаливается пиролюзит, при этом получается Mn2O3. Затем полученный оксид смешивают с порошком алюминия. В ходе реакции выделяется много теплоты, в результате получающийся металл плавится, а оксид алюминия покрывает его шлаковой «шапкой».

Марганец - металл средней активности и стоит в ряду Бекетова левее водорода и правее алюминия. Это значит, что при электролизе водных растворов солей с катионом Mn2+ на катоде восстанавливается катион металла (при электролизе весьма разбавленного раствора на катоде восстанавливается и вода). При электролизе водного раствора MnCl2 протекают реакции:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Катод (отрицательно заряженный электрод): Mn2+ + 2e Mn0

Анод (положительно заряженный электрод): 2Cl- — 2e 2Cl0 Cl2

Итоговое уравнение реакции:

MnCl2 (эл-з) Mn + Cl2

При электролизе получается наиболее чистый металлический марганец.

Полезное видео: марганец и его соединения

Применение

Применение марганца довольно широко. Используется как сам металл, так и его различные соединения. В свободном виде используется в металлургии для разных целей:

• как «раскислитель» при плавке стали (связывается кислород, и образуется Mn2O3);
• в качестве легирующего элемента: получается прочная сталь с высокими показателями износостойкости и ударопрочности;
• для выплавки так называемой броневой марки стали;
• как компонент бронзы и латуни;
• для создания манганина, сплава с медью и никелем. Из этого сплава делают различные электротехнические устройства, например реостаты

Для изготовления гальванических элементов Zn-Mn используется MnO2. В электротехнике применяются MnTe и MnAs.

Применение марганца

Перманганат калия, часто называемый марганцовкой, широко применяется как в быту (для лечебных ванночек), так и в промышленности и лабораториях. Малиновая окраска перманганата обесцвечивается при пропускании через раствор ненасыщенных углеводородов с двойными и тройными связями. При сильном нагревании перманганаты разлагаются. При этом получаются манганаты, MnO2, а также кислород. Это один из способов получить химически чистый кислород в лабораторных условиях.

Получить соли марганцеватой кислоты можно лишь косвенным путем. Для этого MnO2 смешивают с твердой щелочью и в присутствии кислорода нагревают. Другой способ получения твердых манганатов – прокаливание перманганатов.

Растворы манганатов имеют красивую темно-зеленую окраску. Однако эти растворы неустойчивы и подвергаются реакции диспропорционирования: темно-зеленая окраска меняется на малиновую, также выпадает бурый осадок. В результате реакции получается перманганат и MnO2.

Диоксид марганца применяется в лаборатории как катализатор при разложении хлората калия (бертолетовой соли), а также для получения чистого хлора. Интересно, что в результате взаимодействия MnO2 с хлороводородом получается промежуточный продукт – крайне неустойчивое соединение MnCl4, распадающееся на MnCl2 и хлор. Нейтральные или подкисленные растворы солей с катионом Mn2+ имеют бледно-розовую окраску (Mn2+ создает комплекс с 6 молекулами воды).

Полезное видео: марганец — элемент жизни

Вывод

Такова краткая характеристика марганца и его химические свойства. Это серебристо-белый металл средней активности, взаимодействует с водой лишь при нагревании, в зависимости от степени окисления проявляет как металлические, так и неметаллические свойства. Его соединения используются в промышленности, в быту и в лабораториях для получения чистого кислорода и хлора.

Вконтакте

Бабушки знали полезные свойства марганцовки: ей промывали раны, лечили отравление, обеззараживали, купали младенцев и даже использовали в борьбе с вредителями в огороде. Такое широкое применение марганцовки объясняет главное ее свойство — это противомикробный препарат. За счет активных процессов окисления марганцовка убивает вредные микробы — возбудителей различных инфекций как на поверхности кожи, так и внутри организма.

Первое, к чему прибегают при заболеваниях горла, расстройствах кишечника, отравлениях — это марганцовка (перманганат калия, марганцовокислый калий).

В годы Великой Отечественной войны, как патроны у солдата, она находилась в сумках санитаров, фельдшеров и широко использовалась при лечении ран в госпиталях.

В основе действия перманганата калия — его способность окислять органические вещества, выделяя при этом кислород. Этим обусловлено антимикробное и антисептическое действие марганцовки.

Водный раствор перманганата калия обладает противовоспалительными свойствами. В различных концентрациях этот раствор применяют для промывания ран, полоскания рта и горла, для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей, спринцеваний. Диапазон применения перманганата калия достаточно широк. Даже при наличии многих новых синтетических средств он и сейчас незаменим «в» гинекологической, урологической, дерматологической практике.

В таблице противоядий при отравлениях перманганат калия является одним из важнейших средств оказания первой помощи.

Однако при всех достоинствах марганцовокислого калия обращаться с ним надо осторожно. В больших концентрациях он прижигает и вызывает отек слизистых оболочек рта, глотки, пищевода, желудка, кишок, рвоту и понос. Поэтому применять раствор следует с осторожностью.

Еще наши бабушки знали полезные в быту свойства марганцовки: ей промывали раны, лечили отравление, обеззараживали, купали младенцев и даже использовали в борьбе с вредителями в огороде. Такое широкое применение марганцовки объясняет главное ее свойство — это противогрибковый, противомикробный препарат. За счет активных процессов окисления марганцовка убивает вредные микробы — возбудителей различных инфекций как на поверхности кожи, так и внутри организма.

Целебные свойства марганцовки (перманганата калия)

Марганцовка — эффективное дезинфицирующее средство. Раствор перманганата калия (марганцовки) обладает антисептическими свойствами, способен нейтрализовать токсическое действие на организм таких отравляющих соединений, как аконитин, морфин, другие алкалоиды, фосфор (при приеме их внутрь).

Перманганат калия — один из видов перманганатов (от лат. manganum — «марганец») — марганцовокислых солей. Это химическое вещество широко используют как для домашних нужд, так и для медицины. Перманганат калия — кристаллы темно-фиолетового цвета, хорошо растворимые в воде (в зависимости от концентрации цвет может быть от светло-розового до красно-фиолетового), метиловом спирте, уксусной кислоте и ацетоне. В быту марганцовокислый калий, растворенный в воде, называют марганцовкой.

Лечение марганцовкой в медицине

Нейтрализация синильной кислоты (ядовитого вещества) марганцовкой происходит лишь в щелочной среде. Калия перманганат — сильный окислитель. Водный раствор марганцовки оказывает сильное дезинфицирующее и подсушивающее действие, его широко используют в дерматологической и хирургической практике.

При появлении первых признаков гастрита и гастроэнтероколита в первую очередь надо промыть желудок, используя для этого слабый (слегка розовый) раствор марганцовки. Для промывания желудка у взрослых и даже детей зондом пользоваться необязательно, достаточно просто дать выпить больному приготовленный раствор в количестве 0,5 — 2 л, после чего рефлекторно вызвать рвоту.

При отравлениях, когда нужно как можно быстрее вызвать рвоту, пострадавшему дают выпить розовый раствор марганцовки, который является также лекарственным, дезинфицирующим желудочно-кишечный тракт средством.

Раствор зачастую готовят «на глаз», но основные рекомендации — это 10 кристаллов на 1 литр воды, дальнейшую крепость раствора можно корректировать по его цвету. Очень важно, чтобы перед применением все кристаллы растворились в воде, иначе в процессе соприкосновения с кожей или внутренними органами нерастворенные кристаллы могут вызвать ожог.

Наиболее популярен раствор марганцовки при отравлении. При первых признаках, в том числе при диарее больному предлагают раствор марганцовки, который стимулирует очищение кишечника.

Марганцовка для применения внутрь при отравлении готовится в соотношении 2 кристалла на чашку воды, такой раствор выпивается. Благодаря своим антисептическим свойствам подобное лекарство останавливает очаг инфекции в желудке.

Марганцовка — применение в урологии, гинекологии

За счет своих антисептических, противомикробных способностей раствор марганцовки применяют при лечении грибковых, бактериальных заболевания в урологии и гинекологии. Марганцовка имеет применение при молочнице, когда слабый раствор назначают для ежедневных спринцеваний. При урологических проблемах у мужчин, связанных с наружными воспалительными процессами, назначают промывания раствором марганцовки.

При применении в урологии и гинекологии важно соблюдать правила приготовления раствора, следить за тем, чтобы кристаллы марганцовки полностью растворились. В противном случае при попадании на слизистую кристаллы могут вызвать еще большее раздражение.

Марганцовка — противопоказания

Не рекомендуется применять раствор марганцовки при индивидуальной непереносимости. Это сразу можно понять по наличию побочных эффектов — отек, изменение цвета слизистых, резкая боль при применении внутрь, судороги и др. При наличии подобных или других неприятных симптомов прием марганцовки следует прекратить.

Марганцовка за счет своих окислительных свойств абсолютно несовместима с применением угля, сахара и другими веществами, которые легко окисляются. Важно хранить кристаллы перманганата калия вдали от легкоокисляющихся веществ, иначе их соприкосновение может привести к взрыву и даже пожару.

Лечение марганцовкой (перманганатом калия) в народной медицине

Лечение марганцовкой в народной медицине для устранения болей, вызванных мозолями. Для этого в раствор марганцовки розового цвета добавляют поваренную соль и, налив раствор в тазик, опускают в него ноги на 20 мин, после процедуры ноги не нужно вытирать. Через некоторое время боль в области мозолей пройдет. Ни в коем случае для лечения марганцовкой нельзя пользоваться сильно концентрированным раствором (фиолетового цвета), так как это может повлечь за собой вред здоровью, получение ожогов кожи и слизистых, отравление.

Хороший лечебный эффект при опрелостях, в том числе и у грудных детей, оказывают гигиенические ванны с марганцовкой: вода должна быть розового цвета и теплой.

При повышенной потливости нижних конечностей, неприятных запахах, гнойных мозолях поможет теплая ножная ванна с солью и марганцовкой, после процедур ноги следует хорошо вытереть и посыпать тальком.

Лечение перманганатом калия активно используется для промывания открытых ран, в том числе и гноящихся. При дерматитах, характеризующихся появлением пузырей, кожу следует обмыть розовым раствором перманганата калия.

Если при постановке банок их слишком долго держать, на коже могут образоваться багровые пятна и даже пузырьки, наполненные сукровичной жидкостью. В подобных случаях пораженные места полезно смазать 5 — 10%-ным раствором марганцовокислого калия.

Лечение перманганатом калия на практике: лучшие рецепты

В запущенных случаях геморроя можно приготовить целебный раствор.

Требуется:

• 1 ч. л. пищевой соды,
• 1 ст. л. любого растительного масла,
• марганцовка,
• 3 л воды.

Приготовление

В горячую воду всыпать столько марганцовки, чтобы получить розовый цвет, добавить соду, масло, раствор влить в ванну.

Применение. Принимать ванну в течение 20 мин на ночь. Процедуру проводить ежедневно в течение недели.

В народной медицине есть рецепт для лечения марганцовкой от дизентерии

В состав этого средства входят несколько кристаллов марганцовки на 0,5 л воды. Советуют увеличивать концентрацию раствора в зависимости от возраста (грудничкам — бледно-розовый, а взрослым людям — малиновый раствор).

Надо иметь в виду, что перманганат калия при взаимодействии с различными органическими веществами становится взрывоопасным. Поэтому его кристаллы надо хранить в чистой стеклянной посуде с притертыми пробками, а раствор — в склянках из темного стекла, так как под действием солнечных лучей и дневного света он легко разлагается.

При пользовании раствором часто остаются трудно смываемые пятна на коже и белье. Чтобы устранить их, кожу можно обмыть раствором сернистого аммония в концентрации 1:5, а затем горячей водой. С белья пятна выводят раствором щавелевой кислоты (1:9), 2-процентным раствором соляной кислоты, уксусом или лимонным соком.

История марганца

Первооткрывателями марганца принято считать шведских химиков К. Шееле и Ю. Гана, первый из которых в 1774 году обнаружил неизвестный металл в широко используемой железной руде, называемой в древности чёрной магнезией, второй же путём нагревания смеси пиролюзита (основного минерала марганца) с углём получил металлический марганец ( calorizator). Название новый металл получил от немецкого Manganerz , т.е. марганцевая руда.

Марганец является элементом побочной подгруппы VII группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 25 и атомную массу 54,9380. Принятое обозначение - Mn (от латинского Manganum).

Нахождение в природе

Марганец достаточно распространён, входит во вторую десятку элементов по распространённости. В земной коре встречается чаще всего совместно с железными рудами, но имеются и месторождения именно марганца, например в Грузии и России.

Марганец является тяжёлым серебристо-белым металлом, так называемым чёрным металлом. При нагревании имеет свойство разлагать воду, вытесняя водород. В обычном состоянии поглощает водород.

Суточная потребность в марганце

Для взрослого здорового человека суточная потребность в марганце составляет 5-10 мг.

Марганец попадает в организм человека с пищей, поэтому в обязательном порядке необходимо ежедневно съедать один или несколько продуктов из следующего списка:

• орехи ( , )
• крупы и злаки ( , пшеница)
• бобовые ( , )
• овощи и зелень ( , )
• ягоды и фрукты ( , )
• грибы ( , )

Полезные свойства марганца и его влияние на организм

Функции марганца в организме человека:

• регуляция уровня глюкозы в крови, стимуляция выработки
• профилактика сахара диабета путём снижения уровня сахара в крови
• нормализация мозговой деятельности и процессов в нервной системе
• участие в работе поджелудочной железы и синтезе холестерина
• способствование росту соединительных тканей, хрящей и костей
• влияние на липидный обмен и предотвращение избыточного отложения жира в печени
• участие в делении клеток
• снижение активности «плохого» холестерина и замедление роста холестериновых бляшек.

Взаимодействие с другими

Марганец помогает активизировать ферменты, необходимые для правильного использования организмом , и . Взаимодействие марганца с и является признанным антиоксидантным средством. Большие дозы и будут задерживать всасывание марганца.

Наибольшее применение марганец нашёл в металлургии, также при производстве реостатов, гальванических элементов. Соединения марганца используют как термоэлектрический материал.

Признаки нехватки марганца

При режиме питания, утяжелённом большим количеством углеводов, в организме происходит перерасход марганца, что проявляется следующими симптомами: анемия, снижение прочности костей, задержка роста, а также атрофия яичников у женщин и яичек у мужчин.

Признаки избытка марганца

Излишек марганца также неполезен организму, его проявлениями могут служить сонливость, боли в мышцах, потеря аппетита и изменения в формировании костей - так называемый «марганцевый» рахит.

Министерство образования и науки Украины

Национальный горный университет

Кафедра экологии

Поисково-аналитическая работа

По дисциплине: «Экология человека»

На тему: «Марганец»

Выполнила:

Ст. группы ГЕк-02-1

Филоненко Е. С.

Проверил:

Богданов В. К.

Днепропетровск

Введение

1. Историческая справка........................................................................4

2. Применение марганца........................................................................5

3. Получение марганца...........................................................................5

4. Соединения марганца в биологических системах...........................5

5. Объем производства марганцевой руды по предприятиям.............6

6. Марганцевые удобрения.....................................................................6

7. Заболевание вызываемые токсином Марганца.............................7

Список литературы

Введение

Во второй половине ХХ века основную опасность для здоровья населения и проблему для здравоохранения стали представлять неинфекционные заболевания, в первую очередь болезни ЦНС, и сердечно-сосудистой системы.

В данной поисково-аналитической роботе речь пойдет о химическом элементе Марганец .

Эту тему я взяла, так как сегодня она актуальна. Каждый третий человек болен какой-то болезнью, связанной с некоторыми элементами периодической системы Менделеева.

Марганец

Историческая справка

Минералы Марганца известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO 2 . В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка. В 1774 году К.Шелле доказал, что это соединение неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю.Гаи, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём, получил Марганец загрязнённый углеродом. Название Марганец традиционно происходит от немецкого Marganerz -марганцевая руда.

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 707 0 С устойчив a-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 707 0 С обусловливает его хрупкость.

Некоторые физические константы марганца приведены ниже:

Плотность, г/см 3 ....................................................... 7,44

Т. Пл., 0 С................................................................. 1245

Т.кип., 0 С................................................................ ~2080

S 0 298 , Дж / град · моль........................................................... 32,0

DH возг. 298, кДж / моль...................................................... 280

E 0 298 Mn 2+ + 2e = Mn, В........................................... -1,78

Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d 5 4s 2 .

Некоторые сведения об этом элементе приведены ниже:

Атомная масса.................................................... 54,9380

Валентные электроны........................................... 3d 5 4s 2

Металлический атомный радиус, нм..................... 0,130

Условный радиус иона Mn 2+ , нм........................... 0,052

Условный радиус иона Mn 7+ , нм........................... 0,046

Энергия ионизации Mn 0 ® Mn + , эВ........................ 7,44

Применение марганца

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO 2 .

Марганец в большом количестве применяется в металлургии в процессе получения сталей для удаления из них серы и кислорода. Однако в расплав добавляют не марганец, а сплав железа с марганцем - ферромарганец, который получают восстановлением пиролюзита углём. Добавки марганца к сталям повышают их устойчивость к износу и механическим напряжениям. В сплавах цветных металлов марганец увеличивает их прочность и устойчивость к коррозии.

Диоксид марганца используют в качестве катализатора в процессах окисления аммиака, органических реакциях и реакциях разложения неорганических солей. В керамической промышленности MnO 2 используют для окрашивания эмалей и глазурей в черный и тёмно-коричневый цвет. Высокодисперсный MnO 2 обладает хорошей адсорбирующей способностью и применяется для очистки воздуха от вредных примесей.

Перманганат калия применяют для отбеливания льна и шерсти, обесцвечивания технологических растворов, как окислитель органических веществ.

В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат калия применяют как антисептическое средство в виде водного раствора, для промывания ран, полоскания горла, смазывания язв и ожогов. Раствор KMnO 4 применяют и внутрь при некоторых случаях отравления алкалоидами и цианидами. Марганец является одним из активнейших микроэлементов и встречается почти во всех растительных и живых организмах. Он улучшает процессы кроветворения в организмах.

Не стоит забывать, что соединения марганца могут оказывать токсичное действие на организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0.3 мг/м 3 . При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма .

Получение марганца

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей. Однако, поскольку 90% всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом – ферромарганец.

Соединения марганца в биологических системах

Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше.

Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III).

Объем производства марганцевой руды по предприятиям

- Марганецкий ГОК - Орджоникидзевский ГОК

Марганецкий ГОК

Месторождение марганцевых руд было открыто в 1883 году. В 1985 г. на базе этого месторождения начал добычу руды Покровский рудник. По мере развития рудника и возникновения новых карьеров и шахт сформировался Марганецкий ГОК.

В составе производственной структуры комбината: два карьера для открытой добычи марганцевой руды, пять шахт для подземной добычи, три обогатительных фабрики, а также необходимые вспомогательные цеха и службы, в т.ч. ремонтно-механический, транспортный и пр.

Орджоникидзевский ГОК

Основным видом выпускаемой продукции является марганцевый концентрат различных сортов с содержанием чистого марганца от 26% до 43% (в зависимости от сортности). Попутные продукты - керамзитовая глина и шламы.

Добычу марганцевой руды предприятие ведется на закрепленных за ним рудных полях. Запасов руд хватит на срок более 30 лет. Запасы марганцевой руды в Украине суммарно по Орджоникидзевскому и Марганцевому горно-обогатительным комбинатам составляет треть всех мировых запасов.

Марганцевые удобрения

Марганцевыми удобрениями служат марганцевые шлаки, содержащие до 15% марганца, а также сернокислый марганец. Но наибольшее распространение получил марганизированный суперфосфат, содержащий около 2-3% марганца.

Микроудобрения применяют также в виде некорневых подкормок, опрыскивая растения соответствующим раствором или замачивая в нем семена перед посевом.

Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Важной также считается способность марганца усиливать действие инсулина и поддерживать определенный уровень холестерина в крови. В присутствии марганца организм полнее использует жиры. Сравнительно богаты этим микроэлементом крупы (в первую очередь овсяная и гречневая), фасоль, горох, говяжья печень и многие хлебобулочные изделия, которыми практически восполняется суточная потребность человека в марганце - 5,0-10,0 мг.

Заболевание вызываемые токсином Марганца

Как было сказано выше, соединения марганца вызывают токсичное воздействие на человека. Самое распостранненое заболевание – это синдром Паркинсона. Также следствие этих токсинов бывают заболевания: Центрально - Нервной Системы, пневмония, рак желудка и летаргия.

Болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона - это наследственное заболевание в связи с поражением (дегенерацией нейронов) подкоркового образования мозга - «черной субстанции» из-за отсутствия фермента (L-тирозингидрогеназы) и снижения ДОФАмина. Страдая «дрожательным параличом» Джемс Паркинсон - врач, описал «свое заболевание» в литературе в 1818 году, а один из известнейших невропатологов - Шарко назвал его «болезнью Паркинсона». Частота заболевания до 70 лет - 180 больных на 100 000 населения. после 70 лет - 1800 больных на 100 000 населения. Мужчины болеют в 1.6 раза чаще, чем женщины.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Марганец расположен в четвертом периоде VII группы побочной (B) подгруппы Периодической таблицы. Обозначение – Mn. Марганец - серебристо-белый металл.

Плотность - 7,44 г/см 3 . Температуры плавления и кипения равны 1245 o С и 2080 o С, соответственно. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых устойчива в определенном интервале температур. Так, например, при температуре ниже 707 o С устойчив α-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов.

Степень окисления марганца в соединениях

Марганец может существовать в виде простого вещества - металла, а степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю , так как распределение электронной плотности в них равномерно.

Степени окисления (+2) и (+4) марганец проявляет в оксидах (Mn +2 O, Mn +3 2 O 3), гидроксидах (Mn +2 (OH) 2 , Mn +3 (OH) 3 и других соединениях.

Для марганца также характерны степени окисления (+6) (Mn +6 O 3 , H 2 Mn +6 O 4) и (+7) (Mn +7 2 O 7 , HMn +7 O 4 , KMn +7 O 4). Известны соединения марганца со степенью окисления (+3) , но они неустойчивы.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1